En ny dag i robotteknologi: Rotasjon av objekter basert på berøring

I en banebrytende utvikling har et team av ingeniører ved University of California San Diego (UCSD) designet en robotisk hånd som kan rotere objekter ved hjelp av berøring alene, uten behov for visuell innputt. Dette innovative tilnærmingen ble inspirert av den lettheten mennesker håndterer objekter uten nødvendigvis å se dem.

En berøringsfølsom tilnærming til objektmanipulering

Teamet utstyrte en fire-fingret robotisk hånd med 16 berøringsensorer fordelt over palmene og fingrene. Hver sensor, som koster rundt 12 dollar, utfører en enkel funksjon: den detekterer om et objekt berører den eller ikke. Denne tilnærmingen er unik fordi den baserer seg på mange lavkostnads-, lavoppløsnings berøringsensorer som bruker enkle binære signaler – berøring eller ingen berøring – for å utføre robotisk rotasjon i hånden.

I motsetning til andre metoder som avhenger av noen få høykostnads-, høyoppløsnings berøringsensorer festet til et lite område av den robotiske hånden, primært på fingertuppene. Xiaolong Wang, en professor i elektro- og datateknikk ved UC San Diego, som ledet studien, forklarte at disse tilnærmingene har flere begrensninger. De minimerer sjansen for at sensorene kommer i kontakt med objektet, og begrenser systemets sansningsevne. Høyoppløsnings berøringsensorer som gir informasjon om tekstur er ekstremt vanskelige å simulere og er forbudt dyre, noe som gjør det vanskelig å bruke dem i virkelige eksperimenter.

https://www.youtube.com/watch?v=TGOB_6ZSc2s

Kraften i binære signaler

“Vi viser at vi ikke trenger detaljer om et objekts tekstur for å utføre denne oppgaven. Vi trenger bare enkle binære signaler om sensorene har berørt objektet eller ikke, og disse er mye enklere å simulere og overføre til den virkelige verden,” sa Wang.

Teamet trente sitt system ved hjelp av simulasjoner av en virtuell robotisk hånd som roterer en mangfoldig samling av objekter, inkludert de med uregelmessige former. Systemet vurderer hvilke sensorer på hånden som berøres av objektet på et gitt tidspunkt under rotasjonen. Det vurderer også den nåværende posisjonen til håndens ledd, samt deres tidligere handlinger. Ved hjelp av denne informasjonen, instruerer systemet den robotiske hånden om hvilket ledd som må gå hvor i neste tidspunkt.

Fremtiden for robotmanipulering

Forskerne testet sitt system på den virkelige robotiske hånden med objekter som systemet ennå ikke hadde møtt. Den robotiske hånden kunne rotere en rekke objekter uten å stanse eller tape grep. Objektene inkluderte en tomat, en peper, en boks med peanøttsmør, og en lekerubberand, som var det mest utfordrende objektet på grunn av sin form. Objekter med mer komplekse former tok lengre tid å rotere. Den robotiske hånden kunne også rotere objekter rundt forskjellige akser.

Teamet arbeider nå med å utvide sin tilnærming til mer komplekse manipulasjonsoppgaver. De utvikler for tiden teknikk for å aktivere robotiske hender til å fange, kaste og jonglere, for eksempel. “Innhåndmanipulering er en svært vanlig ferdighet som mennesker har, men det er svært komplekst for roboter å mestre,” sa Wang. “Hvis vi kan gi roboter denne ferdigheten, vil det åpne døren for de typene oppgaver de kan utføre.”

Denne utviklingen markerer et betydelig skritt fremover i feltet robotteknologi, og kan potensielt bana vei for roboter som kan manipulere objekter i mørket eller i visuelt utfordrende miljøer.